Dipl.-Ing. Hans Thüring Laborskript für Maschinenelemente und

Dipl.-Ing. Hans Thüring
Büro: C05-1.03, Tel.: 0431-210-2848
eMail: hans.thuering@fh-kiel.de
Laborskript für Maschinenelemente und -konstruktion
Institut für Konstruktion und Entwicklung
Übungslabore H. Thüring
Sehr geehrte Studierende,
im nachfolgenden Skript sind Hinweise zur Bearbeitung der Laboraufgaben gegeben. Bitte
beachten sie die Hinweise, da sie ihnen zum einen das Leben leichter machen und zum
anderen eine Listung der Bewertungskriterien darstellen.
Zu Beginn ist noch mal kurz aufgelistet, was in diesem Fach für Kompetenzen vermittelt
werden, danach sind einige Spielregeln aufgestellt und dann kommen Hinweise zur
Durchführung der Konstruktion und Dokumentation.
1 Kompetenzen MK/ME1
Die Studierenden:
▪
verfügen über umfassende Kenntnisse der behandelten Maschinenelemente und
können sie gemäß ihrer Funktion, ihres Wirkprinzips und der Gestalt
unterscheiden und einsetzen.
▪
können die Maschinenelemente entsprechend der mechanischen Anforderungen
▪
setzen verschiedene Maschinenelemente zu Funktionseinheiten zusammen.
▪
funktions- und fertigungsgerecht gestalten, sowie sicher auslegen.
setzen einfache Maschinen aus Maschinenelementen und selbstkonstruierten und
berechneten Bauteilen in normgerechten technischen Zeichnungen und Skizzen
funktionsfähig zusammen.
▪
dimensionieren einfache, stationär beanspruchte Komponenten und ordnen sie
▪
sind in der Lage, zu einem maschinenbaulichen Problem alternative
▪
setzen Fachliteratur und Normen zielgerichtet ein.
▪
▪
zielgerecht dem Einsatzzweck zu.
Lösungskonzepte zu erarbeiten und deren Eignung zu bewerten.
fertigen fach- und formgerechte technische Berichte an.
erörtern/diskutieren technische Probleme und mögliche Lösungen verbal und
schriftlich.
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Spielregeln der Labore ME1, ME2 und MK
 Alle Übungsaufgaben sind selbständig anzufertigen.
 Bei Gruppenarbeit ist der jeweilige Anteil kenntlich zumachen und zu dokumentieren
(jeweils ein eigener Laborbericht, also pro Gruppe zwei Berichte)
 Es besteht Anwesenheitspflicht. Bei Krankheit etc. besteht Abmeldepflicht.
 Zeichnungen, Skizzen und Berechnungen sind im Original abzugeben
 Zeichnungen sind normgerecht zu falten
 CAD- Dateien sind bei Abgabe in den Abgabeordner zu kopieren. Die Dateien sind mit
der Matrikelnummer zu kennzeichnen.
 Testate müssen vom Bearbeiter abgefordert werden.
Fehlende Testate können zu einer Abwertung führen.
 Das Labor gilt als bestanden, wenn es in Summe mit min. 50% bewertet wurde.
Übung 1 zählt zu 1/3 und Übung 2 zu 2/3
 Zeichnungsnummern sind entsprechend EMK zu verwenden.
 Die Aufgaben sind pünktlich am Übungstag der jeweiligen Woche bzw. an dem
vereinbarten Abgabetermin abzugeben.
Eine verspätete Abgabe ist nur bei Krankheit möglich.
Für die Testate (Vergabe nach Semesterplan) und bei der Abgabe wird folgendes gemäß
Aufgabenstellung erwartet:
Titelblatt mit
Aufgabenstellung mit Kennzeichnung der Berechnungsparameter
Inhaltsverzeichnis
Konstruktionsbeschreibung und
Berechnungen gemäß Aufgabenstellung
Andere in der Aufgabenstellung geforderten Bearbeitungen
Literaturangaben
Anhang
Internetausdrucke und Datenblätter
Andere in der Aufgabenstellung geforderten Unterlagen
Skizzen und Zeichnungen der Konstruktion und Alternativskizzen gemäß Aufgabenstellung
Zeichnungen DIN-gemäß gefaltet
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1. Entwurfsskizze
2. Entwurf
3. Zusammenbau und Stückliste
2. Fertigungszeichnungen
Alle Unterlagen werden in einem handelsüblichen Klemmhefter ohne Schutzhüllen
abgegeben und die CAD-Dateien sind auf dem Abgabeordner des Dozenten zu kopieren.
Allgemeine Hilfen zu den anzufertigenden Unterlagen (Laborbericht)
Berechnungen
Alle Berechnungen sind nachvollziehbar anzufertigen.
Dies setzt aussagefähige Skizzen voraus. Kräfte, Längen, Werkstoffe und Grenzwerte sind
erforderlich und in den Berechnungen anzugeben. Werte und Gleichungen, die der Literatur
entnommen werden, sind entsprechend des allgemeinwissenschaftlichen Standards zu
kennzeichnen. Formel und Gleichungen sind im Original und dann mit den entsprechenden
Werten anzugeben.
Konstruktionsbeschreibung
Die Konstruktionsbeschreibung dient der Erfassung der Konstruktion in Worten. Sie ist in der
Sprache sachlich und technisch geprägt und wird in der dritten Person singular geschrieben.
Es sollen die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten, sowie der Aufbau der Konstruktion
beschrieben werden. Der Umfang richtet sich nach der Komplexität der Konstruktion, sollte aber
recht kurz ausgeführt (max. 1,5 DIN-A4-Seiten) werden.
Skizzen
In Skizzen werden die ersten Lösungen und entsprechende Alternativlösungen entwickelt.
Dies können Detaillösungen oder auch Skizzen der kompletten Konstruktion sein. Sie sind
nicht normgebunden und meist auch nicht maßstabsgetreu.
Es gibt Handskizzen, Strichskizzen, Entwurfsskizzen und Prinzipskizzen
Hier zur Veranschaulichung jeweils ein Beispiel:
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Die Prinzipskizze
Definition:
Eine Freihandzeichnung die zusätzlich zur verbalen Erklärung einer Problemstellung
herangezogen wird.
Definition:
Abstrakte Form der Prinzipskizze in der das Einzelteil mit seinen Verbindungselementen
symbolhaft gezeichnet wird.
• Freihandzeichnung
• Momentenfluss erkennbar
• Wesentliche Funktion erkennbar
• maßstabsunabhängig
• Lösungsprinzip vordergründig
• „Schmierblatt – Zeichnung“
Strichskizzen
Definition:
Abstrakte Form der Prinzipskizze, in der das Einzelteil mit seinen Verbindungselementen
symbolhaft gezeichnet wird.
• Freihandzeichnung
• Wahl der Lageranordnung
• Dichtung
• Kraft- / Momentenfluss
• grob proportionsgerecht
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Handskizzen
Definition:
Freihandzeichnung mit ausführlicher und genauerer Darstellung einer möglichen
Konstruktionslösung.
• Lageranordnung und Lagerart
• Darstellung von Details
• Montage erkennbar
• Fertigungs- und Technologieverfahren erkennbar
• in etwa proportionsgerecht
Entwurfsskizze/Entwurf
Als Bleistiftentwurf
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und als CAD-Entwurf
Definition:
Zeichnung mit ausführlicher und genauer Darstellung der endgültigen
Konstruktion mit Maßeintragungen, Toleranzen und Passungen. Funktion und Aufbau der
Konstruktion sind eindeutig und endgültig.
•
Lageranordnung und Lagerart
•
Darstellung von Details und Schnittdarstellungen
•
Montage und Funktion erkennbar
•
Art der Fertigung und der Herstellungsverfahren sind eindeutig
•
Maßstäblich mit Normbezeichnungen und Bestellnummern
•
Werkstoffbestimmung
•
Passungen
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Allgemeine Anforderungen an einen Entwurf
Aus dem Entwurf einer Konstruktion entnehmen Techniker(inne)n oder Zeichner(inne)n alle
Informationen für die Detailzeichnungen/ -konstruktionen.
Entwurfszeichnungen (Entwurf)
Der Entwurf besteht aus der Gesamtkonstruktion und der Darstellung von Detaillösungen und
Schnittdarstellungen in einer maßstabsgerechten Zeichnung. Die Gestalt der Teile und die
Funktion der Konstruktion sind in dem Entwurf vollständig ersichtlich.
Dazu gehören:
 Details von Lagerungen und wichtigen konstruktiven Detaillösungen
 Bemaßung der
Fertigungsmaße
Hauptabmessungen, Funktionsmaße, Passungen und wichtige
 Kennzeichnung der verwendeten Normteile gemäß Norm
 Kennzeichnung der Zukaufteile mit Hersteller und Bestellnummer
 Benennung der Konstruktion und ggfls. Baugruppe/Maschine
Aus dem Entwurf werden die Fertigungszeichnungen generiert. Da dies oft junge
Konstrukteur(e)innen oder technische(r) Zeichne(r)innen machen, ist eine möglichst exakte und
vollständige Darstellung erforderlich.
Der Entwurf ist mit Name des Erstellers, Datum, Maßstab und Benennung zu kennzeichnen.
Fertigungszeichnungen (Detailzeichnungen, -konstruktionen)
Fertigungszeichnungen und Detailkonstruktion gehen an den Kunden und im Betrieb in die
Werkstatt und müssen daher entsprechend der Normen korrekt sein.
Sie müssen folgenden Anforderungen erfüllen:
 Korrekte und normgerechte Darstellung des Bauteiles

Verwendung eines Normmaßstab
 Normgerechte, vollständige Maßeintragungen ohne doppelte Maße.
 Maße und Toleranzen entsprechend des Entwurfs und den Erfordernissen der
Konstruktion.
 Zusatzangaben z.B. für Schweiß- und Gussbauteile
Eintragungen über Besonderheiten (Schweißen, Gießen, Härten etc.) des
Herstellverfahrens und Berücksichtigung des Verfahrens beim Bemaßen und
Tolerieren
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 Fertigungsgerechte Konstruktion des Bauteiles
 Aktuelle Normbezeichnungen (keine alten Normen verwenden)
Zusammenbau- und Montagezeichnungen
Zusammenbau- und Montagezeichnungen gehen ebenfalls an den Kunden und im Betrieb in
die Werkstatt .
Daher sind folgende allgemeine Anforderungen an die Zusammenbauzeichnungen zu
erfüllen:
–
–
–
–
–
–
–
ausreichend große und erkennbare Darstellung der Bauteile
Vollständige Angabe von Anschlussmaßen, Hauptabmessungen und ggfls.
Passungspaare
Darstellung der Funktion und Montage der Bauteile im Zusammenbau
Kennzeichnung aller Bauteile mit Positionsnummern in Übereinstimmung mit der
dazugehörigen Stückliste.
Vollständig und korrekt ausgefüllte Schriftfelder
DIN- Maßstab
Korrekte Linienstärken und Schrifthöhen
Zu Zusammenbau- und Montagezeichnungen gehören Stücklisten, die meist extra angefertigt
werden.
Allgemeine Anforderungen an Stücklisten:
–
–
Übereinstimmende Zeichnungsnummer der Stückliste und der Zusammenbauzeichnung
Angabe aller Positionen des Zusammenbaus und alle nötigen Angaben (Z-Nummern,
Bestellnummern. und Normangaben sowie Größen und Anzahl)
Die Eintragungen der Positionen sind sortiert:
–
Fertigungsteile
–
Kaufteile
–
–
Normteile
Korrekte Werkstoffeintragungen
Allgemeine Anforderungen an die leserliche und saubere Dokumentation
3. Ausreichend Skizzen der Konstruktion mit den gegebenen Werten
4. Analyse der wirkenden Kräfte und Momente
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5. Überschlagsrechnungen
6. Berechnungen kennzeichnen (d.h., was wird gerechnet, welche Annahmen wurden
getroffen)
7. Alle nicht allgemein gültigen Werte, Formeln etc. nachweisen (Quellenangaben)
Beispiel für Quellen-/Literaturangaben in der Dokumentation
Alle verwendeten Faktoren, die in die Rechnungen eingehen, müssen erläutert bzw.
nachgewiesen werden. (Woher kommen sie, warum wurde der Wert gewählt)
Quellenangaben für Faktoren können z.B. folgendermaßen aussehen:
kA =1,1
E-Motor, leichter Lastenaufzug, leichte Stöße
/2/ TB 3-5
Alle nicht allgemein bekannten Formeln müssen nachgewiesen werden
βk=αk ∕(n0*n)
/1/ Gl. 3.15b
Erklärung: Gl. 3.15b
Gleichung 3.15b in der Quelle /1/ zu finden
Inhalt von Literaturangaben am Ende der Dokumentation (vor dem Anhang)
Literatur ist im Literaturnachweis mit Autor, Buchtitel, Ausgabe, Verlag anzugeben
Bei Internetseiten: Internetquellen mit URL und Datum des Aufrufs, sowie einer Kopie der
Seite im Anhang
/1/
Roloff/Matek
/2/
...
/3/
. . . usw.
Literatur
Maschinenelemente
14. Auflage/2000
Vieweg Verlag
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Literatur
Folgende Literatur ist für die Bearbeitung der Übungen erforderlich:
[1]
Roloff/Matek, Maschinenelemente, ab 17. Auflage; Verlag Springer
ISBN 978-3-8348-0689-5
inkl. Tabellenbuch zum Buch
Folgende Literatur ist für die Bearbeitung der Übungen hilfreich:
[2]
Mayr, Technische Mechanik, 6. Auflage 2008, Verlag Hanser
ISBN 978-3-446-41690-1
inkl. Formelsammlung zum Buch
[3]
[4]
[5]
Hoischen/Hesser, Technisches Zeichnen, 32. Auflage 2009, Verlag Cornelsen
ISBN 978-3-589-24132-3
Klein, Einführung in die DIN-Normen, 14. Auflage 2008, Verlag Springer
ISBN: 978-3-8351-0009-1
Labisch/Weber, Technisches Zeichnen, 3. Auflage 2008, Verlag Springer
ISBN: 978-3-8348-0312-2
Alternativ zu Roloff/Matek Maschinenelemente kann folgende zusätzliche Literatur für die
Bearbeitung der Übungen verwendet werden:
[5]
Bertold Schlecht, Maschinenelemente (Tabellen u. Formelsammlung), 2011,
[6]
Bertold Schlecht, Maschinenelemente 1, 2007, Verlag Pearson
[7]
Verlag Pearson, ISBN 978-3-8273-7147-8
ISBN 978-3-8273-7145-4
Bertold Schlecht, Maschinenelemente 2, 2010, Verlag Pearson
ISBN 978-3-8273-7146-1
Normen und weiterführende Literatur nach Aufgabenstellung.
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Neuere Ausgaben der genannten Bücher sind natürlich verwendbar.
Über Internetrecherche sind weitere Quellen verwendbar.
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Anhang
Viele Einflüsse auf die Konstruktion sind zu beachten. Diese sind gedanklich schwer zu ordnen,
daher wird gewöhnlich eine Anforderungsliste erstellt.
Einige der zu beachtenden Einflüsse sind untenstehend aufgelistet.
Die systemischen Einflüsse auf die Konstruktion sind vielfältig und sind zu Beginn einer
Konstruktion in die Entscheidungsfindung einzubinden und dann in Form von KA in den
Berechnungen entsprechend zu berücksichtigen.
Drei Hauptgruppen wären hier zu unterscheiden:
1. Systemumgebung
2. Systemwerkstoffe
3. Systemkräfte
Systemparameter
(Anhand der 3 Systemparameter ein Optimum entwickeln)
Systemumgebung >>
Temperatur
Umgebungsmedium
Korrosionseigenschaften
Stäube
Explosionsverhalten
Brandverhalten
Elektrische Eigenschaften und Gefahren
Umwelt/Ökologie
Ergonomie/Athropologie
Geometrische Anforderungen
Systemwerkstoffe >>
Werkstoffart
E-Modul
Korrosionsverhalten
Härte
Dehnungsverhalten
Systemkräfte >>
Kraftwirkung
Kraftumlenkung
Übersetzungen
Kraftbedarf
Kraftflüsse
Dynamik
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Freihandsymbole für Strichskizzen
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